李健意识到,问题出在碳含量的控制上。在这个没有化学分析的时代,怎么知道钢里含多少碳?
“看火花。”他想起前世在工厂参观时老师傅教的土法子,“把钢条放在砂轮上磨,看火花的形状和颜色。高碳钢火花多而爆,像菊花;低碳钢火花少而直,像柳条。”
他让孙铁匠找了个废弃的石磨盘改造成砂轮,水力带动,转速均匀。然后取来不同硬度的钢样,一一试验。
“看这个,”李健指着磨出的火花,“爆得厉害,四下散开,这是高碳钢,硬但脆。再看这个,火花直而少,这是低碳钢,软但韧。”
孙铁匠眼睛亮了:“这法子神了!以前全凭手感,手感这玩意儿,今天准明天不准。现在有凭据了!”
他很快就掌握了火花鉴别法,还能凭火花的细微差别判断碳含量的大致范围。周小福也学会了,他把不同碳含量的钢样火花特征画了下来,贴在工棚墙上,供大家参考。
有了这个“土法检测”,炒钢的质量稳定多了。工人们可以根据需要的硬度,调整搅拌时间和炉温,控制碳含量。
到月底,新家峁的钢产量达到了月产两千斤。虽然总量不多,但足够用于关键部位:兵器的刃口、农具的刃部、机械的齿轮和轴。
但李健知道,炒钢法炼出的只是普通碳钢,要得到更好的钢,需要更精细的工艺。
他想到了“灌钢法”。这是中国古代就有的一种炼钢技术,把生铁和熟铁叠在一起加热,让生铁中的碳渗入熟铁,从而得到性能优良的钢。工艺要求高,但出来的钢质量好。
“试试。”他对孙铁匠说。
灌钢法的试验比炒钢更艰难。生铁和熟铁的比例、叠放的方式、加热的温度、保温的时间,每一个环节都可能影响结果。试验了十几次,不是生铁化了熟铁还没红,就是两者熔在一起成了脆硬的合金。
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孙铁匠不气馁。这个打了一辈子铁的老匠人,对金属有种近乎本能的直觉。他调整配比,改变叠法,控制火候,记录每一次的结果。
终于,在第二十次试验时,成功了。出炉的钢料,表面泛着一种特殊的纹理,锻打后做成刀,试砍时能轻松劈断三把普通铁刀而不卷刃。
“宝刀……这是宝刀啊!”孙铁匠捧着那把刀,老泪纵横,“我孙铁柱打了一辈子铁,今天才算是真正打出把像样的东西!”
李健接过刀细看。刀身修长,刃口有一条浅浅的白线——那是钢的纹理。他试了试手感,重心合适,挥舞起来虎虎生风。
“但还是不够。”他放下刀,冷静地说,“灌钢法产量太低,一炉出不了二十斤,成本太高。只能做精品,不能批量。”
他想到了“坩埚钢”。把铁料、木炭、其他添加剂放在密封的坩埚里加热,让铁直接吸收碳成钢。这方法在欧洲近代才成熟,但原理简单。
“坩埚……”周小福挠头,“咱们只有烧陶的罐子,能承受炼钢的温度吗?”
“改进陶土配方。”李健找到周大福,“要烧出能耐极高温度的坩埚。”
周大福现在不仅是瓦匠头,还是新家峁的陶瓷专家。他带着徒弟试验了十几种黏土配方,加了石英砂、长石粉、甚至碾碎的老瓷片。烧出来的坩埚,一个比一个耐高温。
但炼钢的温度,比烧陶高得多。第一次试验,坩埚在炉里炸了,碎片四溅,幸亏提前清了场,没伤到人。第二次,坩埚没炸,但漏了,铁水流了一炉膛。第三次,坩埚承受住了,但里面的铁料没完全熔化。
失败,失败,再失败。
记得整个秋天,炼钢工棚里弥漫着一种焦躁而执着的气氛。工匠们眼里的血丝没退过,手上的烫伤没好全,但没人说放弃。李健那句话已经成了工棚里的座右铭:“失败不可怕,可怕的是不敢试。咱们现在有条件试,试一百次,总有一次成功。
这种态度,感染了所有人。工匠们不怕失败,只怕没进步。
新家峁的炼钢技术有了突破性进展。
炒钢法稳定量产,月产钢两千斤,用于普通工具和兵器。
灌钢法成熟,月产精品钢两百斤,用于军官佩刀、精密机械部件。
钢的突破,带动了整个工业水平的提升。
水力锤的锤头换成了钢包石,更耐用。齿轮开始用钢制,传动更顺畅。工具钢化,寿命延长。
甚至农业也受益。钢制犁铧,耕地更深更省力。钢制镰刀,收割更快。
军事上,钢制武器让民兵战斗力大增。李定国带着快速反应队,在几次剿匪中展示了钢刀的威力:一刀下去,土匪的刀应声而断。
“新家峁的刀,神兵利器!”土匪间流传着这样的传言
钢,成了新家峁的又一张王牌。
经济上,钢制品成了高端商品。马老爷又来了,这次要订钢刀钢甲,出价是铁器的五倍。
“限量供应。”李健还是那句话,“而且,只能用于自卫,不能用于为非作歹。”
“明白,明白!”马老爷满口答应。
钢的产量虽然还不多,但价值高,换回了大量急需物资:粮食、布匹、药材、书籍。
甚至,有西安的商人听说,派人来谈生意,想买钢去制造火器(明朝火器质量差,关键部件需要好钢)。
李健谨慎拒绝了。卖钢给外人造火器,风险太大。但他意识到,钢的技术,已经引起了外界的注意。
“咱们得加强保密。”他对委员会说,“炼钢技术,是核心机密,不能外传。”
保密条例出台了:炼钢工棚设为禁区,工人签署保密协议,外人不得接近。
但李健知道,技术迟早会扩散。他要做的,是在扩散前,建立足够的技术优势。
所以,炼钢研究不能停。他组织“技术攻关小组”,继续研究:如何提高钢产量,如何控制钢的成分,如何开发特种钢(如弹簧钢、工具钢)。
这个小组,成了新家峁的技术核心。周小福、孙铁匠、韩师傅、甚至李定国(他对兵器用钢有研究)都是成员。
他们每周开会,讨论问题,分享经验,规划试验。
这种集体攻关的模式,效率很高。几个月时间,他们改进了炒钢炉结构,提高了灌钢法成品率,甚至开始试验“渗碳法”——把熟铁放在炭火里长时间加热,表面渗碳成钢。
虽然每一步都艰难,但每一步都坚实。